网络的可用性汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇网络的可用性范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。

篇（1）

一、背景

随着互联网和移动互联网的高速发展，网络的灵活性和敏捷性要求更高，现有的传统分布式IP网络的局限性日益突显，主要表现为：

1.网络刚性。网络设备大量由单一功能的专用设备构成，造成网络复杂、无法协同、缺乏灵活性等弊端。

2.网元封闭。硬件和软件一体化的封闭结构，导致设备扩展性差、价格昂贵、不同厂家的网元互通困难。

3.业务僵硬。不同厂家的网元设备功能单一封闭，新业务开发周期长、成本高，难以满足快速灵活提供业务的要求。

4.运营复杂。大量厂家的各类专用设备以及相关的协议众多，网络规划复杂，整合难度高，运营复杂，造成运营成本居高不下。

多年来积累的问题已经使得今天的IP网络患有“动脉硬化症”，网络架构重构迫在眉睫。2006年，SDN概念于是应运而生。

SDN（Software Defined Network）即软件定义网络，是一种开放灵活和可持续演进的新型网络架构，采用软件化、虚拟化的“分离”方法，将现有传统的分布式网络架构进行重构，让网络中的控制面和数据转发面进行分离，由传统分布控制向集中控制的网络转变。

关于SDN网络架构，不同的组织有不同的定义，当前较为主流的是开放网络基金会ONF（Open Networking Foundation）对SDN分层架构的定义，如图1所示。

该分层架构模型得到了产业界的广泛认可和推广使用。

SDN的核心是“S”即软件，也就是网络不再是“硬”的，固化封闭的，难以扩展的，而是可以通过软件程序实现灵活的新I务开发和部署，网络资源可以灵活调度，使得网络作为一个管道变得更加智能和弹性可用，较好地解决运营商现有网络运营的痛点，因此，SDN概念一经提出，就受到了运营商的青睐和积极响应。2014年以来，随着SDN技术的逐步成熟，国内运营商开始进行局部试点商用。

二、传统分布式IP网络和SDN网络架构分析

SDN是对运营商现有网络架构进行重构，重构后的网络是否能够稳定运行，是否出了故障能及时恢复，是否能达到或接近传统分布式IP网络的可靠性可用性要求，是运营商关注的重点之一。

2.1可靠性、可用性

网络的可靠性使用网络运行阶段平均业务失效故障间隔时间来描述，用无故障运行时间来衡量。网络的可用性使用网络稳定不出现故障的时间与总的时间的百分比来表示。

从通俗的角度来理解，可靠性高是指网络持续一段较长时间（如一年或两年）运行稳定，不出现业务失效的故障；可用性高是指网络稳定运行不易出现故障，并且一旦出现故障能够快速恢复。

要提升网络的可靠性和可用性，通常采用冗错技术来实现，也就是在网络设计中增加冗余资源，避免单点故障造成业务失效。

2.2传统分布式IP网络基本架构分析

传统分布式IP网络的基本架构如图2所示，分为管理平面、控制平面和数据平面。管理平面为网管系统，负责网络监控和业务配置，当业务配置下发后即使脱网也不影响网络的正常运转。控制平面和数据平面由路由器等设备组成，路由器负责按路由表转发数据包，采用IGP和BGP两种核心分布式动态路由协议，当网管把业务配置上传到路由器后，如果网络状态发生变化，控制平面即路由器会在网络中自动扩散这些变化，各自根据新的状态自动重新计算路由，全网采用冗余路由技术和路由快速收敛技术，当故障发生时能够在秒级时间内使受到影响的业务得以恢复，网络具有故障快速自愈能力。

2.3 SDN网络基本架构分析

SDN网络的基本架构如下图3所示，分为应用层、控制层、基础设施层。应用层由各类商业应用软件程序组成，通过北向接口向控制器提交各种网络应用；控制层由SDN控制器组成，它是整个网络的控制中心和指挥中心，是整个网络的“大脑”，拥有全局网络视图，负责实时采集全网设备状态、网络拓扑和各链路流量，生成流表并通过南向接口下发给网络设备，同时根据网络状态变化或应用层提交的功能更改重新生成流表并下发；基础设施层由网络设备和线路组成，一方面负责接收控制器下发的流表并按之进行数据包转发，另一方面负责将网络资源信息和状态上报给SDN控制器，是执行单元，本身不做决策。

从SDN网络的架构来看，SDN控制器作为网络的“大脑”是关键部位，成为单点故障引发全网故障的风险点。

2.4两种架构的可靠性可用性比较

从传统分布式IP网络和SDN网络的基本架构来看，传统分布式IP网络的控制功能是分布式的，任何一个单点故障发生时网络具有快速自愈能力，而SDN网络的控制功能全部集中在SDN控制器，有单点故障引发所有业务失效风险，因此，传统分布式IP网络的可靠性和可用性较高，但是，SDN具有简化网络、快速业务开发和部署、低成本等核心价值，值得研究对策，让SDN网络可用。

三、提升SDN网络可靠性可用性的策略

可靠性和可用性是基于网络故障来考虑的，如果能够识别出各层可能发生的故障及对网络的影响程度，拿出应对策略，避免网络因单点故障而瘫痪。

从SDN网络架构来看，各层可能出现的故障如下：

应用层

设备方面：服务器故障、应用程序故障、服务器所在机房出现断电等故障。

链路方面：服务器与SDN控制器的通信链路故障。

安全方面：非法侵入等。

控制层

设备方面：服务器故障、SDN控制器软件故障、服务器所在机楼出现坍塌等故障。

链路方面：SDN控制器和网络设备之间的链路故障。

安全方面：非法接入或受DDOS攻击等。

基础设施层

设备方面：网络设备故障。

链路方面：网络设备之间的链路故障。

安全方面：非法侵入等。

针对以上各层可能出现的故障，以及各层在网络中的重要程度，权衡成本投入以及可接受的可靠性、可用性等因素采取以下的应对策略：

3.1应用层的应对策略

应用层的设备方面故障对网络的运行影响并不大，当应用需求通过北向接口提交给控制器，由控制器生成相关的业务逻辑变成相关流表下发给网络设备执行，此后，应用程序的服务器即使出现脱网等故障也暂时不会影响网络的运行。因此，用层的服务器、应用程序采用冷备份冗余设计，考虑到机房安全问题，在异地机楼部署冷备份系统。当主用系统出现异常时切换到冷备份系统上运行。

防范链路方面的故障，可采用一条主链路和一条备用链路。由于与应用程序通信的外部设备是可知的，因此，防范安全方面造成的故障，采取对连接的设备进行白名单设置并进行严格的身份认证。

3.2控制层的应对策略

SDN控制器是网络的控制中心和指挥中心，一旦SDN控制器无法提供服务，假设基础设施层的网络没有发生变化，网络设备仍按原有的流表进行转发，不影响网络运行，但是此时基础设施层的网络拓扑如果发生变化，没有SDN控制器重新计算路由生成新的转发流表，对网络的运行就会造成重大影响。因此，控制层健壮性设计非常关键。

防范设备方面的故障，采取SDN控制器异地机楼的热备份设计显得尤为重要，承载SDN控制器软件的服务器采用云化虚拟机集群，这些虚拟机独占物理设备不与其他用户分享，软件采用分布式部署，主用控制器和备份控制器同时运行，都在处理业务，是负载均担关系，因此具有超强的自愈能力来应对单台或多台服务器故障，冗余保护措施在故障情况下自动生效，对外服务不中断，故障服务器修复后重新上线，系统自动平衡工作负载。

控制器和网络设备之间的通信链路如果中断导致控制器无法控制网络，会造成重大影响，为了防范链路故障的影响，应采用控制器通过多条链路连接到网络设备，采取带外专门的链路通道，辅以带内控制通道作为冗余链路，使得任何一条链路故障，都不影响控制器与网络设备的通信。

为防范非法接入或受DDOS攻击，应采取在SDN控制器和网络边界处部署防火墙、入侵检测设备以及流量清洗系统。通过防火墙和入侵检测设备进行访问控制、病毒木马防治、非法入侵检测、安全漏洞扫描等，采取只对特定的IP地址提供服务并按需开放端口原则，阻断非法IP接入或攻击；通过清洗系统对进出控制器的流量进行分析，一旦发现非法攻击流量，立即引导非法流量到清洗部件。

3.3基础设施层的应对策略

基础设施层的网络设备或链路故障，会造成部分业务中断，故障发生后，SDN控制器会根据网络变化情况，重新进行路由计算并生成新的流表下发给在线运行的网络设备，实现网络收敛。在设计网络节点时采用传统的设备冗余、链路冗余技术，部署IP FRR快速重路由，一旦节点故障发生，网络设备在没有控制器控制下也能自动完成路径切换。适当加大资源冗余度，以轻载为主，链路带宽利用率控制在50%以下。防范非法侵入网络设备产生的故障，采取管理控制网络与公网隔离，对远程登录进行严格设置和身份认证。

四、SDN可靠性可用性策略在实际网络部署中的应用

中国电信广西公司从2014年以来，积极推进SDN网络的试点工作，在实际SDN试点网络部署中综合考虑以上可靠性可用性策略，采用如图4的方式部署：

应用层和控制层的软件使用云资源池分配的虚拟机来承载，同时在异地机楼云资源池上部署备用系统。应用层和控制层的虚拟机各自独占一个VLAN与云资源池中的其它网络进行隔离。这些虚拟机独占物理设备不与其他用户分享。SDN控制器采用热备份部署。

SDN控制器与网络设备的通信链路，采用带外管理控制网络和带内控制通道相结合的方式。

基础设施层采用设备、链路冗余配置。

在控制层部署防火墙、入侵检测设备和流量清洗系统，保障SDN控制器的安全。

通过在SDN试点网络进行了专线业务开通、业务流量优化、新业务开发和部署、模拟攻击、设备主备倒换等一系列实验，各项业务功能达到了预期效果，网络可靠性可用性也达到商用的要求。

五、结束语

SDN网络架构具有传统网络无可比拟的优势，虽然SDN网络的可靠性可用性相对于传统分布式IP网络而言，还有一些差距，但是可以通过以上的策略来提升SDN网络的可靠性可用性，从而使SDN网络达到可商用的目的。

参 考 文 献

[1]闫长江，吴东君，熊怡 .SDN原理解析―转控分离的SDN架构[M].北京：人民邮电出版社，2016

篇（2）

中图分类号：TP274文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)01-0022-02

该文基于某单位运行使用的特种设备监管系统、产品质量管理系统、远程视频会议系统、举报投诉系统和机房远程管理系统的基础上，就系统数据中心的高可用性问题进行深入分析。为了实现7×24小时不间断服务的目标，我们认为可以采用VRRP协议、OSPF协议等实现路由冗余，采用STP协议，以及Link-aggregation协议则可实现链路冗余。这些技术的运用可以确保数据中心网络的高效与稳定。

1网络协议技术的应用

随着互联网与局域网技术的不断普及与发展，恢复性以及冗余性问题已经成为了局域网领域中的关键问题之一。为了解决好这些问题，IETE制定了虚拟路由协议，简称VRRP。VRRP协议是一种容错性协议，改协议应用于静态配置缺省网关上的第三次交换机以及路由器上。对于依赖广域网接入的静态配置缺省网关而言，这种接入方式以及访问方式无法满足其他局域网的终端系统要求，而VRRP协议的缺省性容错能力，则能够有效地提升网络信息的交换速度，因此其被广泛地运用于大型的网络之中，从而保证第三层交换的冗余备份[2]。

开放式最短路径优先协议，简称OSPF协议是一种基于SPF算法的路由协议，同时也是一种典型的链路状态路由协议。路由域是一种自治系统，其主要的功能是根据相应的路由政策以及路由协议进行网络信息的交换以及处理。在这个系统中，所有的OSPF路由器所承担的自制系统的数据库都是相同的，同时在该数据库存储着该路由域中所需要的链接状态信息。OSPF路由器会根据数据库内存储的信息计算出其所需要的路由表信息。其作为一种链路状态的路由协议，其能够以链路状态的方式将广播数据包传递到所有的路由器上，并且这些信息也会被路由器所保存。一旦某个节点发生故障，则其他路由器内的信息则会被调用出来，从而实现网络的重建。

后者是将部分或是全部的路由表传递给与其相邻的路由器。OPSF的运用增强了网络的可扩展性以及稳定性，但是我们在研究的过程中也发现其存在一定的问题。例如数据库的溢出问题，MTU协商问题，以及度量的刻画问题。但是，不可否认的是OPSF的确是一种功能强大的动态路由协议技术。

生成树协议，简称为STP，其被广泛运用于环路网络之中。STP的功能是建立起一个无环路的树型网络，这种网络结构与环路网络结构最大的区别是其不会产生报文的无限增值以及无限循环。STP的基本原理是将特殊的协议的报文，在不同的交换机之间传递，从而确定网络的拓扑结构。这种特殊的协议报文在IEEE802.ID中又被称为是配置消息。这种配置消息中存在着能够却表交换机实现生成树计算所需要的信息，树型计算也就是树型网络的基本运算方式，可以避免网络中出现大面积的广播风暴，以及报文的死循环，从而造成网络的瘫痪，同时网络链路能够根据网络环境的变化而变化，以避免自动连接的失败。

因此STP协议的运用，能够增加网络的自我恢复弹性，增强网络的稳定性以及功能性。

2数据中心与高可用性网络的实现

基于上述介绍的集中冗余技术，数据中心基本可以实现网络的高可用性以及稳定性，同时消除或是部分消除了单点故障对于网络的影响。以下我们将说明这几种技术在具体操作中的情况[3-4]：

2.1 VRRP技术链路备份功能的运用

VRRP协议可以将系统中的两台核心交换机组组成为一台虚拟路由器，这样的路由器又被称为VRRP组路由器，这种虚拟路由器共有虚拟缺省网关地址。这种虚拟路由器具有一定的互斥性，对外它们表现为一个IP地址，或是MAC地址，但是内部它们是独立的。因此VRRP协议会将其中的一台作为主控路由，而另一台作为备份路由。主控路由主要负责ARP协议，并且负责转发IP数据包。备份路由器的作用是当主控路由器发生故障时，备份路由器将在延时数秒后将成为主路由。由于VRRP的广播间隔为一秒，因此延时可以减少广播两，从而减少网络的负担，有利于网络功能的迅速恢复。但是，延长的时间不能过度，必须根据网络的实际情况。

2.2 OSPF链路冗余以及负载分担功能的运用

OSPF的主要功能是动态生成路由器的内核路由表，路由表通过计算能够确定网络的目标地址、链路代价、链路类型等。完整的OSPF计算的主要分为五个步骤：

1）保存当前路由表。如果当前路由表出现无效情况时，路由表必须重新建立。

2）域内路由的计算。主要是通过Dijkstra算法在路由器网络中建立起最短路径树。

3）域内路由的计算。一般而言，只需要检测主干域的Summary-LSA，从而确定路由器所连接的域的数量。

4）检测Summar-LSA：检测Summar-LAS的目的是查看一个或是多个传输域的边界或是域边界的路由器，以确定是否存在着比之前更为适合的路径及其数量。

5）自动系统外部路由的计算。OSPF生成路由表，SA计算目的在AS外的路由，查看AS-Extenal。但是，OSPF所生成的路由表，并不用于路由器中的内核路由表，因此仍旧需要通过路由增强功能以及完成与内核路由表的交换，才能够实现多种路由协议的工作。

2.3 STP协议功能的运用

1）STP协议能够建起了一个动态的拓扑网络结构，在这个结构中STP根据LAV的设备要求以及链接状况分配其所需要的链接信息。数据库会根据指定的桥接器及其端口发出指令，非指定端口则会被过滤，因而不会影响到数据传输的准确性。非指定端口只能接受BPDU数据，除此之外的信息将无法被接受。STP建立的动态拓扑网络能够将每个桥接器进行路由标识，由于桥接器与端口是对应，也就意味着每个端口也可以被标识，因而STP能够计算出桥接器与端口之间的最小路径值，从而确定端口与桥接器的配置。桥接器启动后，便可以向与其相连的网段发送BPDU数据。在接收到到相应的数据之后，该网段便能够时间数据交换。BPDU数据中包含了桥接器的信息以及与其他桥接器交换所得的信息。

STP的基本功能如下：首先，STP算法可以通过比较不同桥接器的标识，从而确定根桥接。并且计算桥接端口，从而确定根桥接的路径值。根桥接的路径值一般是整个网络中，所有桥接器路径值中最低的。一般而言，每个网络中都会设有一个根桥接器，而根桥接器都会相应设有一个根端口，BPDU数据则会通过指定端口传输，从而确保了稳定性与准确性以及高速性。如果存在两个或是两个以上的端口，STP将自动比较其中那个端口的与所在的桥接器更为匹配。

2）STP的配置以及拓扑信息的。上述算法主要通过BPDU在不同桥接器的交换来实现。BPDU数据发送的方式比较特殊，由于每一个桥接器都将其自身默认为根根桥接器，因此，BPDU的数据也被视为是根数据，并且会定时向所有的LAN拓扑信息。桥接器接受信息后，会自动与其自身的配置信息比较，然后保存更为高级的拓扑信息。

3）重新配置STP。如果网络的拓扑结构被确定了下来，那么桥接器的将监听到根桥接所处处的BPDU包。如果桥接器没有收到相应的数据，那么该桥接器便会自动发送SNMP的trap数据，因为其会自动认为已经失去了与根桥接的联系。各个桥接器在接到了BPDU信息后，会从其缓存内查询元拓扑结构的状态信息，如果发现改信息的确不存在或是已经被更改，则会重新配置STP的状态，重新建立起拓扑结构。

3结束语

通过各种网络协议建立起数据中心网络管理，能够有效地保障与提升网络的可用性，在今后的工作中，我们将进一步探索这方面的技术，从而确保网络的安全性以及稳定性。

参考文献：

[1]张军峰.企业虚拟化数据中心平台搭建及高可用性研究[J].中国科技信息,2010(13).

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中图分类号：0245 文献标识码：A

1 网络应用软件

网络应用软件分为静态网络软件，简单交互的网络软件以及复杂的网络数据库系统三类。静态网络软件只是为了同公众共享和信息，不与用户发生信息交流和互动。第二类软件可以使访问者同网站拥有者进行交流，利用表单等来收集访问者对提供的产品和服务的反馈信息。复杂的网络数据库系统可以处理复杂的商业交易活动，是实现电子商务的基础。应用软件是建立在静态或者动态的个人网页基础上，可以方便地对应用软件的权限进行划分，根据需要设置访问者的访问权限。

应用软件的功能开发很容易根据开发者的意图进行分解，一般网络数据库应用软件由Web服务器、功能服务器以及数据库服务器三个部分组成。在Web服务器上用户端通过browser向Web 服务器提出查询请求，Web服务器根据需要再向数据库服务器发出数据请求；在功能服务器上完成响应的业务处理或复杂计算任务；数据库服务器利用数据库管理系统（DBMS）对数据进行操作。

2 目前网络应用软件中常见的几个安全问题

产生网络安全问题的软件层次，可以分成几类：

操作系统和网络协议本身的缺陷所导致的安全问题；通信过程所导致的安全问题;应用软件层所导致的安全问题。随着网络应用环境越来越复杂。

2.1 互联网应用的复杂性

HTTP协议和HTML语言最初主要用于静态网页，随着Web应用的发展，动态网页在互联网中成为了主流，服务器端和客户端程序功能被扩充，特别是在电子商务应用中，要求通信双方能够互相识别,相应地引进了许多新的技术。

2.2 网络应用软件层的典型攻击

如果服务器端使用了客户输入来构建操作数据库的SQL语句，而又没有对客户端的输入进行合法性验证，恶意用户可能提交一段数据库查询代码，根据程序返回的结果，获得某些他想得知的数据，甚至破坏数据库的内容，即发生了SQL注入( SQL Inject ion)。SQL注入可以从正常的80端口访问，而且表面看起来跟一般的Web页面访问没什么区别，所以很多的防火墙都不会对SQL注入发出警报。

跨站点脚本( XSS，Cross Site Scripting)

相当多的网站必须以外来的输入构建动态网页，比如BBS、以网页形式呈现的新闻组、拍卖网站等,攻击者可以在BBS 上一条消息，在发送给受害者的电子邮件中嵌入HTML 文本，并且其中嵌入恶意的客户端脚本代码。

跨站点追踪( XST，Cross Site Tracing)

前面提到，跨站点脚本攻击常常利用站点“返回请求信息”这个特性，跨站点追踪可以看成是这种情况的衍生物，它利用了HTTP 协议族中的TRACE 命令。T RACE 要求服务器回送客户端通过HTTP 请求发送到服务器的信息，通常用来调试和连接状况分析。所以应当在服务器投入运行以后，及时关闭T RACE 响应。

会话叠置(Session Riding)

正常情况下服务器与客户浏览器之间会话时，Session ID 在每次客户浏览器向服务器发出请求时，自动随之送到服务器。攻击者利用跨站点脚本能够窃取保存在cookie中的Session ID，并取代原来的用户与服务器会话，把合法用户被拒绝在会话之外，这种攻击称为会话劫持( Session Hijacking）。

3 网络应用软件可靠性的设计方法

3.1 系统高可用性设计

3.1.1 意图和动机

HA( high availability pat tern) 模式的意图是定义一种一对一或一对多的关系，监控对方的状态，当一个对象出现失效，激活与之相对应的另一个对象。

网络信息系统的可用性通常在两种情况下会受到影响，一种是系统宕机、错误操作和管理引起的异常失败；另一种是由于系统维护和升级，需要安装新的硬件或软件而正常关机。高可靠性软件必须为这两种情况提供不间断的系统服务。

除了运行高可靠性软件来构成高可靠性系统之外，在网络应用软件本身之中加入高可靠性的一些性能也能使网络软件自动检测系统的运行状态，在一台服务器出现故障的情况下，自动地把设定的服务转到另一台服务器上，这样就不需要购买或者重新开发一套HA 软件。

3.1.2 系统结构

HA 模式的关键思想就是引入一个HAD etect的抽象类来管理网络应用的运行状态。

3.1.3 安全结构系统的实现

每一个连接构成一个相关的HAD etect抽象类. 首先定义这个类及Interfaces类。其中Interfaces类中的友类Heartbeat、Takeover 和Service Management 的定义和实现，这里不作祥述.它们包括：判断接口的类型、使用socket 管理连接、服务配置管理、启动与停止管理等。

在整个实现过程中核心是一个通信连接的建立，用以检测网络应用状态的改变，在这个通信过程中完成失效检测和业务接管。根据这个状态的改变调用Interfaces 类中不同友类中的相应方法，系统通信连接主要有6 个状态。

3.1.4 安全结构系统的应用

将所设计的HA 软件模式，应用到一个实际的网络认证计费系统中。对于计费系统来说，保证它的稳定可靠运行是至关重要的，一旦系统某个节点出错，将造成无法挽回的损失。计费系统运行的基本流程是：用户登录，接入服务器将登录信息送到认证服务器Radius Server 上进行认证，如果认证通过,则授权用户，用户开始使用网络。同时实时计费系统为用户的流量或时间进行计费(取决于不同的资费策略)，并写入数据库中，直到用户断网。在这个系统中,需要考虑高可用性的环节主要有3个：认证服务器、计费服务器和数据库服务器。

结束语

网络应用软件是电子商务的基本成分，一个成功的网络软件的设计和实行需要构筑一个高可用性的网络环境，还必须有高可用性的网络。网络的可用性是系统密不可分的一个部分，这必须对网络管理的高可用性进行深入研究，使高可用性设计模式得到更广泛的应用。

篇（4）

一、引言

计算机技术的迅猛发展，大学、中学以及小学基于局域网的校园办公和基于Internet的应用也逐渐增多，对校园网络的可靠性提出了越来越高的要求，网络中的核心设备对保证校园网络的正常工作非常重要，如果保证了核心网络设备的可靠性，就基本保证了校园网络的可靠性。

二、目前校园网络的可靠性现状

网络可靠性也称网络的可用性，使用平均故障间隔MTBF(Mean Time Between Failure)和无故障工作时间两个参数来衡量，平均故障间隔越小且无故障工作时间越长，该网络设备的可靠性就越高。不同的行业对可靠性的要求不同，一般的网络，暂时中断不影响使用，而对网络依赖程度比较高的电子商务和金融行业来说，网络的中断就意味着经济利益受损。网络可靠性的研究探讨，意义重大。

网络设备的投资在网络建设中占有相当大的比例，高档的、可靠性高的网络设备往往价格不菲。由于资金的因素，一般规模的校园网建设中，不可能配备高档的设备。网络的可靠性需要设备本身的可靠程度来保证。通常情况是，用一台和工作设备相同配置的网络设备作为冷备。工作设备出现问题时，将冷备的设备接入网络，恢复通讯，这种方案，网络中断的时间一般在十几分钟左右，不能满足校园网络可靠性的要求，现在学校的大部分的工作都通过网络进行，学生学籍管理、教务管理、教师签到、学校办公、网络招生等，十几分钟的网络中断也会使正常的日常工作变得混乱，尤其是网络招生工作，网络中断更是后果严重。如果对所有网络设备进行更新，购买高可靠性的核心层次设备(通常是有两个主控板，另一块板卡做备份，网络可以在几秒钟之内恢复工作)是一种很好的可靠性解决方案，但是从资金投入的角度来说，目前多数学校不具有如此的经济承受能力。本着保护现有投资的角度考虑，可以采用廉价冗余的思路，在可靠性和经济性方面找到平衡点。

三、VRRP协议综述

什么是VRRP协议?

虚拟路由冗余协议(VirtuaI Router Redundancy Protocol，简称VRRP协议。在该协议中，一对路由设备协同工作，对终端IP设备的默认网关(DefauIt Gateway)进行冗余备份，当一台路由设备宕机时，备份路由设备及时接管转发工作，向用户提供透明的切换，起到提高网络可靠性的作用。

VRRP协议的重要概念

在VRRP协议中，有两组重要的概念：VRRP路由器和虚拟路由器；主控路由器和备份路由器。VRRP路由器是物理实体，虚拟路由器是VRRP协议创建的，是逻辑概念。一组VRRP路由器协同工作构成一台虚拟路由器，具有唯一固定lP地址和MAC地址。一个VRRP组中的路由器具有两种互斥的角色：主控路由器和备份路由器。一个VRRP组中只有一台处于主控角色的路由器，可以有一个或者多个处于备份角色的路由器。使用选择策略从路由器组中选出一台作为主控，负责ARP相应操作和转发IP数据包，组中的其它路由器作为备份的角色处于待命状态。当主控路由器发生故障时，备份路由器能在几秒钟的时延后升级为主路由器。此切换非常迅速而且不用改变IP地址和MAc地址，对终端使用者是透明的。

vRRP协议工作原理

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1 矿用调度通信网络建设的系统选型

传统的矿用调度通信方法，是应用电缆通信和光纤通信的手段，这两种监测监控方式需要通过复杂的布线，不仅难度大，而且成本高，一直以来都不能满足矿山生产和安全管理的矿用调度通信需求。为此，笔者认为有必要对矿用调度通信网络系统进行重新选型。矿用调度通信网络系统必须满足功耗小、体积小、应用方便、信号覆盖面广、抗干扰能力强、成本费用低等。为了适应矿山的矿用调度通信需求，这种类型系统的结构要安全可靠，而且技术先进，同时具备系统开放性、设备可扩展性、价格经济性的基本条件。鉴于矿山的复杂环境，在矿山恶劣生产环境影响下仍然能够安全生产，并且满足矿山近期和远期的产品发展技术升级需求，需要在矿山生产规模扩大的同时，预留一定的扩展空间。以上矿山的危险性因素，要求矿用调度通信网络系统在选型的时候，进行无死角全方位监控，笔者认为可采用视频监控、环境参数监控、关键设备监控、地压监控等矿用调度通信方式，全盘掌控矿山生产相关的炸药室、提升运输系统、风速、风压、温度、风机等情况。以此为依据，系统的监测监控要求具备综合性能力，譬如矿井，考虑到布线的复杂性和设备安装维护的成本费用较高，采用Zigbee无线通讯技术通信系统，将矿井采集终端的数据，通过无线传输的方式，分别传送到地面监控分站和井下监控分站，经综合整理之后，通过光纤传输到光端机，最后监控中心将信息经过整理后，以监控大屏幕、打印机、互联网远程监控的方式，实时展示出来。这种矿用调度通信方式的即时性特征非常明显，而且信息的处理速度快，在目前国内外很多矿山开发中被广泛应用。

2 矿用调度通信网络系统建设的方法

为了提高矿用调度通信网络系统在矿山开发中的应用水平，笔者认为有必要对相关应用方法进行捋顺，在设计好系统通信网络控制点之后，布置好通信网络基站，以及做好通信网络系统的安装维护工作。

2.1 矿用调度通信网络控制点

首先是视频调度通信网络系统。该系统主要用于监控提升系统、关键地点、有害系统，通常安装在井口调度室、提升绞车房、井口、井底、调车场、炸药室、采场入口等，这些地点的事故发生率高，而且伤害程度高，其中提升系统和关键地点视频通信网络控制点设计的要求是能够确保系统性能的稳定，而且不影响监控通信的清晰度，在光线不足的情况下，能够自动启动夜视功能，而有害气体的视频通信网络控制点布设要求是能够24小时不间断监测有害气体的浓度，并且在达到安全浓度之前，自动发出报警信号。其次是环境参数动态调度通信网络系统。这种系统主要监测风速、风压、温度，应用于回风港、测风站、终端采场、炸药库等，其中风速和风压的通信网络控制点布设，是将风速传感器布置在采区无分支风流和无拐弯位置，其参数是CO浓度0.0024%、CO2浓度为为0.5%、风速小于0.15m/s，而温度通信网络控制点是将传感器垂直悬挂在与顶梁和巷子壁一定距离的位置，而且不能够影响框架作业的行人和行车安全，其参数是室内温度保持34℃。再次是关键设备调度通信网络系统，包括开关量和水位，前者主要监控风机、水泵、提升系统等设备的开关，其布设的基本原则是能够实时监控设备运行状况，并且能够在发生紧急情况之后，自动发出声光兼备的报警信号，而后者主要监控对象是井下水仓的水位，通过控制水泵开关，旨在掌握水仓水位的情况，其基本参数不能够超过警戒水位。最后是地压调度通信网络系统。主要用于应力监测和位移监测，应力监测根据矿井下的生产情况，譬如采掘作业的工作面顶板、间柱、围岩等位置，实施监控采掘范围的变化情况，其参数是应力值大于临界值，而位移监测是在采掘过程中，为防止中段大范围顶板冒落，将矿用调度通信网络系统安装于采掘区域，对变动位移值进行监测。

2.2 矿用调度通信网络基站布置

首先是安全矿用调度通信网络系统中心基站，设置在行政办公楼的调度指挥中心调度室，一般需要具有高性能水平，而且稳定性相对比较高的PA工控机2台，其中一台用于活动监测，另外一台用于备份。在矿井作业的同时，将矿井的信息通过系统的共享和远程传输功能，传送到安全监控中心站，生成数据、报表和图形，以供矿用调度通信人员展开矿井安全信息的分析，判断矿井作业的安全状况。其次是地面矿用调度通信网络系统分站，即在地面通风机房监控室、地面生产系统控制室等，设置地面分站，通过单元传输的接口，形成覆盖面广的矿井安全监控调度通信系统联网，是矿井作业规模扩大之后必须设立的调度通信网络系统分站。再次是井下矿用调度通信网络系统分站，设置于井底车场等位置，与传感器的距离保持在300m以内，而且要方便工作人员的调试、检验和观察，分站位置干燥和无杂物，可以采用支架方式安装，也可以吊挂在巷道中。最后是矿用调度通信网络系统的应用，离不开科学的安装维护，需要安排专业的检查维修人员进行定期维护，包括井下各个传感器、声光报警器、系统传输信号电缆、地面通讯线路等，而且矿井内要安排24小时的值班人员，负责每天对矿井生产矿用调度通信网络系统运行情况的检查，控制系统存在的误差，以及协助安全监控调度通信网络部门进行故障排除。

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[中图分类号]G40―057

[文献标识码]A

[论文编号]1009―8097(2009)13―0182―02

一　引言

为使高等教育自学考试事业进一步发展，2000年起全国高等教育考试指导委员会办公室决定在浙江省建立自考学习资源建设实验区。随后，全国考办又在山东省、辽宁省、吉林省、江西省、福建省、湖南省、四川省、重庆市建立第二批自考学习资源建设实验区，推进学习资源网络化建设的步伐。网络课件是基于浏览器／服务器模式开发、能在互联网上的课件。网络课件不仅可以进行人机通讯，还支持人际通讯，并且把二者有机结合起来，使学习者能够实现自主学习和协作学习。因此，网络课件成了学习资源建设的重要组成部分，各实验区都投入了大量人力物力，用于开发网络课件。

目前，全国的自学考试网络课件存在两种模式，一是以华夏大地教育网为代表的付费模式，由专门的企业开发网络课件，提供统一的界面风格和全面的教学内容，使用者按课程付费：二是以各省自考办官方网站为主的免费模式，由主考学校或其他高校教师开发，为考生提供免费开放的服务。

下面就浙江省自考办组织省内多所高校自开发的101门自学考试网络课件的形式和内容做初步的分析和调查，了解自学考试网络课件的形式、内容和绩效，以期为自学考试主管部门开展在线助学提供决策依据。

二　自考网络课件模块分析

此次调查的101门网络课件由多所大学和浙江省自考办共同研发，课程涵盖了教育学、经济学、工学、理学、医学、文学、法学、管理学等8个门类。第一期立项建设的35门课程，界面和功能模块没有统一标准，全由课程建设者自由设计，呈现了五彩缤纷的多种风格。后期立项建设的66门课程采用一式一样的模板，形式上趋于单调和统一，课件的署名全为“浙江省自考办”。

35门课程中有三门课程无法访问，我们对其他32门课程的模块做了统计和分析：

(1)模块设置多样化。所有课件都有“学习指导”(或课程内容)模块；47％课件有“课程介绍”模块：44％课件有“习题解答”模块；38％课件有“同步练习”模块：75％课件有“仿真试题”模块；41％课件有“教学大纲”模块；63％课件有“参考资料”模块；19％课件有“帮助”或“学习指导”模块；25％课件有“相关资源”模块；13％课件有“教师介绍”或“制作群”模块；25％课件有“实验指导”模块；16％课件有随机抽题的“在线测试”模块：19％课件有“论坛”模块：13％课件有“其他工具”模块。

(2)每门课程拥有的模块数参差不齐。2门课程只有2个模块；7门课程有3个模块；7门课程有4个模块；3门课程有5个模块；2门课程有6个模块；3门课程有7个模块；4门课程有8个模块；l门课程有9个模块；2门课程有10个模块。

鉴于以上统计，不难发现50％的课程的模块数少于等于4。从模块数量可以想象到课程的内容，也就是说50％的课程内容不多，网络课件开发的深度不够。在此背景下，浙江省自考办推行模板化的网络课件开发，开发了后续的60门课程。统一模板的66门课程，主要包含课程介绍、学习指导、参考资料、在线测试、友情链接、网络论坛、其他课件、工具、帮助中心等模块。

三　自考网络课件内容与效用分析

在这101门网络课件中，有65门曾经有过浏览量统计，我们试图根据浏览量统计分析网络课件的内容和效用。浏览量超过10000的10门课程中，有5门是使用统一模板的，5门自由设计模块。

下面我们分析排名在前五名的网络课件。

《心理学》人气排名第一，自由设计了4个模块：课件学习、练习题库、考试大纲和参考书目。“学习指导”提供了每章的“学习目的和要求”、“课程内容”、“考核知识点”和“考核要求”，具体到节仅梳理了每节的概念和主要内容。“练习题库”只有问答题，且无答案。因此内容并不丰富。

《公共关系学》。是人气指数排名第二的网络课件。它有十多个模块：教师简介、课程介绍、学习指导、自我测试、仿真试题、教学大纲、参考资料、复习提纲、论坛、学科前沿和其他工具等，是自行设计的网络课件中模块数最多的课件之一。课件分三阶段设计教学内容，学习阶段、复习阶段和高级阶段，这是101门课程中的唯一。“学习指导”模块在所有的网络课件中都存在，但具体的表现形式并不一样。在《公共关系学》中，具体到某个章节的学习通常由“教学目的和要求”、“学习方法”、“教学内容”、“内容要点”、“本章小结”、“关键术语”、“疑难解析”等组成。我们把别的课件中没有的不少功能列为“其他工具”模块。比如：它提供的学习计划――“自学周历”――方便了自考学生制订学习计划，“书签管理”则方便了学习过程的记录。“其他工具”中还包括名词搜索、文字字号放大缩小、打印等实用功能。因此《公共关系学》网络课件无论是内容和形式都有独到之处。这是这批网络课件中注重设计的典范。

《数据结构》网络课件人气指数达到30982，在工科类课程中排名第一，总排名第三。《数据结构》作为一门计算机专业的核心课程，由于其专业性较强，对学生的数学能力和程序设计能力均要求较高，再加上自学考试本身的特殊性，所以本门课程往往是计算机专业学习的重点和难点。这门网路课件除了有以上提到的诸类基本模块外，其特点在于增加了“重点章节选读”、“精彩频道导读”、“学习频道”、“课件频道”、“实验解答”、“课件下载”等特色模块，该课件以章节讲解为主线，辅之以“重点章节选读”和“精彩频道导读”两个模块，使讲解的重难点更加突出，也更有利于学生掌握。此外本课件还提供“学习频道”、“课件频道”和“课件下载”，扩展了学生的眼界，方便了学生的学习。

《市场营销学》人气排名第四，是统一模板的网络课件。“学习指导”模块中内容极为简单，仅梳理了各章节的提纲。“参考资料”模块中的“本章指导”未深入到各节，内容也较简单。“同步练习”与“在线测试”由于系统问题，无法呈现内容。

《英语翻译》人气排名第五，是统一模板的网络课件，内容表现也不佳。“学习指导”模块中没有统一的内容形式，大部分单元只提供了课文的解说，信息量太少。而真正学习指导的内容，放到了“参考资料”模块中了，与其他统一模板的课件有相同的通病，学习指导无法深入到节。

因此我们认为：相应专业的考生人数是影响网络课件人气的第一因素，内容设计是影响网络课件人气的第二因素。

从85％的课件不足万人的浏览量中说明我省自考生使用--网络课件的积极性没有得到发挥。原因有：现有的网络课

件管理与维护力量不足，无内容更新，许多内容出错，论坛和部分在线测试功能无法使用；网络课件的使用需要宣传与引导，特别是在自考助学单位中，可以把网络课件做为课堂教学的有益补充，以提高网络课件的效用。

四　自学考试网络课件的共同特征

在对第一期的30多门自考网络课件进行深入细致分析的基础上，发现浙江省自考网络课件建设的一些共同特征：

(1)几乎所有的网络课件都重视教学内容的讲解，且内容皆按课本章节顺序编排。根据专业不同，使用多媒体技术呈现知识内容，有图文并茂的、有使用Flas的、有使用视频点播的，还有使用语音讲解技术的。

(2)网页的设计在布局、风格、色彩、链接、超文本等诸方面已相当专业化，基本不存在什么技术问题。

(3)学科特点非常突出，不同学科在模块设计、技术实现，及内容安排上皆能、突出学科优势、符合学科特点。比如，语言学科能为学生提供大量的听、读训练和情景对话；工科则利用各种图片、虚拟现实技术、Flas等演示与讲解原理与过程，并提供实验指导；医学的提供各种病理图片、体内器官动画，药剂配方图表等。

(4)不足之处在于50％的课件开发深度不足，提供的内容信息量太少。大多网络课件只重视人机交互，不重视人际交互，没有提供协作学习的功能。

对后期的60多门自考网络课件进行深入细致分析，得出如下共同特征：

(1)网络课件使用统一模版后，界面统一了。方便了学习者搜索信息。

(2)文科类的课程有了统一的内容要求，普遍提高了内容建设的深度。

(3)论坛用于帮助学员之间、师生之建立协作，构建学习共同体。

(4)不足之处：不同课程的内容差异性是普遍存在的，由于模板设计不灵活，无法解决个性化问题，因此许多模块形同虚设，甚至根本就不能使用；模板限制了信息的呈现方式，大量内容的呈现以文字和图片为主，存在文字教材搬家的现象。因此与第一期开发的网络课件一样，有50％课件开发深度不足。

五　思考与建议

对于绝大多数的自考生来说，他们并不是现行教育体制中的优秀者，他们在中等教育阶段获得的学习能力和学习习惯并没有为在线学习作好充分的准备。因此在线学习中的“学习指导”就显得非常的重要，它是影响网络课件效用的关键因素之一。我省自考学生不少，自考助学单位也不少，但在助学过程中能积极引导学生利用目前已有的网络课件的不多。因此，既要加大现有资源的宣传，更要大力改进已有的课件，让自考助学单位的教师参与到网络课件建设中，加强学习指导模块建设，不断开发更多更新的教学内容。

由于在线学习的开放性与灵活性，决定了借助于网络课件的学习是一种高度个性化，自主化的学习。灵活的学习时空，个性化的学习安排和计划(建议)，对学习者来说可能只是一个参考，但其作用是不可忽视的。它们是学习者个人学习安排和计划的依据与指南，是学习者对学习内容把握与安排的前提。在这些课程中仅有一门课程(公共关系学)提供了此项功能。因此在自考网络课件项目建设中，加强此项功能模块的建设已经刻不容缓。

关于自主练习(测验或试题)，几乎所有课程都设置了类似栏目，但其设计与实现却有很大的差别：有的只是将书上练习变成网页形式，并附上简短的答案；有的以思考题形式提出，没有提供答案；有的自带题库，可以自动生成各类题目；而且其中的大多数往往是仅给出答题结果，而没有给出适当的分析、评语，学习者只能自己猜测、思考问题的解决方法。对于大多数自考生来说，基础知识相对薄弱，缺乏此类学习指导，加大了学习的困难，并在一定程度上降低了学习者学习的热情。如何使自主练习(测验或试题)的形式多样化，解答有效化是摆在我们面前的又一个严峻的问题。

自学考试网络课件设计首先要注重教学目标、教学对象及教学内容分析，体现“以学为中心”的教学思想，强调利用资源来支持“学”等。此外，自学考试网络课件的设计还应考虑以下几个方面：

(1)增加交互的灵活性和多样性。交互性有利于激发学生的学习兴趣，其中人机交互提高了反馈的及时性和准确性，人与人交互减少自学的孤独感，有利于相互启发共同进步。

(2)导航的便携性。网络课件需要为学生在线学习提供方便的导航，避免学生因为学习资源的丰富性而迷失方向、偏离学习目标，降低学习效率。

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1 概述

电能作为安全、清洁、优质、高效的二次能源，能够替代绝大多数能源需求，是未来最重要的终端能源。在智能制造、自动控制、信息通信、电力电子等先进技术和可再生能源加速发展推动下，电网迈向了智能发展的新阶段。当下如何适应新型城镇化、城市化发展对高可靠性供电提出的新目标，深化满足分布式电源和用电负荷持续增长需求，保障其安全可靠供电能力，大幅度提升降耗节能的经济成效，将成为新的研究课题之一。而传统低压供配电网络主要存在的问题集中反映在以下几个方面。

1.1 传统低压网络接线方式灵活性不足

随着城市建设的发展，用户对供电可靠性的要求越来越高，这就给原有配电设备的质量和配电网络的可靠性提出了更高的要求。

而原有低压配电网大部分采用放射形供电，虽然有助于保证潮流的单向流动，易于继电保护等设施的实现，但这种供电方式弊病较多，一旦某处发生故障，就会造成整条线路的大面积低压客户停电，且停电时间较长，可靠性差。对此需要研究推进国际对标，实现停电次数与时间减少到先进国家水平，缩短差距进而对社会公众造成的影响最小，保障合格、连续、可靠的电力供应，改变传统低压网络接线方式灵活性不足，切实提升低压配电网智能化、互动化、信息化管控能力，不断满足用电客户诉求及服务质量体验的新需求。

1.2 低压网络智能化供电的应用能力不足

由于目前低压配电网缺乏自动化设备，没有对低压配电网络进行监测，故障信息依赖用户反馈，智能化化程度低。

对于故障的排除往往通过人工现场操作实现，而实际现场低压配电网络覆盖面广，终端众多，进一步延长了故障的排除时间，加大了人力的投入。

为此亟需推进智能电网设计、建设、物料、施工和验收应用标准，契合分布式新能源提速融合的发展需求，提升供电服务全流程贯通能力，加速形成电网企业与电力客户之间“共享、和谐、双赢”的协作共建关系，让广大电力客户贴心感受到智能供电的新体验。

1.3 低压供电可靠性与经济性评估存在薄弱环节

目前低压供电可靠性信息较为分散，对此比较供电部门所投入的辐射状网架改造，智能化提升等运营成本，是否切实解决了配电系统的薄弱环节，迫切需要不断完善可靠性与经济性评估方案。

通过合理有效的评估，揭示影响电力供应和电能质量环节上存在的主要问题，指导低压配电网接线方式的改造、改变其现有的辐射状网架结构，并进行智能化控制，实现对低压配网的实时监测，及时掌握运行设备与安全裕度、供电可靠性和经济运营等关键影响因素，为妥善消除设备隐患、保证安全可靠供电、储备建设与改造项目等提供决策依据。

2 新型低压网络组态方式的探索

2.1 互联互供组网设想

与传统低压网络采用辐射型供电对比，新型低压互联互供接线方式，在保持原有低压网络构架的基础上，通常工程应用采取少改造，突出安全与经济，智能与灵活特征，达到适应分布式电源的开放与接纳。

所涉一次设备改动量少，巧妙增设微机保护功能，数据通信传输功能，适当位置补充低压网络联络功能，具备远方监测与调控功能，改变以往仅依凭运行人员经验，而实际负荷估算差别大，“盲调”几乎处处存在，更多只能通过事后弥补等被动工作局面。

2.2 互联互供接线方式

新型低压互联互供接线方式（如图1所示）用于连接两路电源和多个负载的低压配电网，包括第一母线、第二母线、第一进线低压断路器DLa、第二进线低压断路器DLb、第一多位刀闸DZ/a、第二多位刀闸DZ/b以及若干个低压环网供配三位态调整负荷装置。

第一路电源经第一进线低压断路器DLa和第一多位刀闸DZ/a而能够与第一母线的上游和（或）第二母线的下游相可分离的连接，即第一路电源可以连接第一母线的上游A1、第二母线的下游B8中的一个或者两个；而第二路电源经第二进线低压断路器DLb和第二多位刀闸DZ/b而能够与第二母线的上游和（或）第一母线的下游相可分离的连接，即第二路电源可以连接第二母线的上游B1、第一母线的下游A8中的一个或者两个。

2.3 新型组网的显著特征

新型低压组网方式至少具有以下显著特征。

（1）是进一步提升可靠供电能力，解决了电力用户受电末端相对可靠供电弱化的问题，保障所有电力用户“一视同仁”均衡得到持续供电。

（2）是借助数据通信及微机保护新技术，可实现就地平衡负载出力，解决了以往“大马拉小车”，容量错配的问题。

（3）是科学对应“超重载”现象，通过辅助远程监测预知电力用户负荷变化趋势，灵活调配供电容量满足增量需求。

（4）值得关注的是自适应“微网”组态分布式电源的接入需求，就地消纳太阳能、天然气、生物质能、风能等类型资源，主动营造社会力量参与电力投资的良好环境，共享电力发展新成果。

3 适用现场的应用实践分析

3.1 安全供电与经济节能双提升

低压配电网络安全供电、可靠用电的基础重点之一是如何提升低压断路器工作性能，适应低压互联互供接线方式新要求，提升制造企业转型升级，不断开拓新市场的能力。

3.2 灵活实现“削峰填谷”技术方案

新型低压网络组态方式，改变了传统辐射型供电模式，即自配电变压器电源端起至供电末端，其供电可靠性逐级弱化的问题。

3.3 优化利用配电变压器容量

随机抽取800千伏安公用配电变压器一台，其中月度负载率和抄见电量作为重点观察对象，反映出1月-12月份配电变压器平均负载率与配电变压器峰值负载率之间存在60%-70%的差值，如何应对现场出现的这类情况，目前更多的依赖于增加变压器容量。

实际工程应用新型低压网络组态方式，可大力提升配电变压器平均负载率，通过部分配电变压器依次轮流投入现场，在减少新增配电变压器投入，降低配电变压器运行损耗的同时，综合负载利用率可见提升85%-140%，节能效果明显。

3.4 “微网”就地接入消纳更经济

以10kW的光伏并网发电单元为例接入新型低压网络，可实现自适应“余电”上网。

光伏发电用户上网电量可按下式推算：

W=K*H*P*E （1）

其中：W：上网发电量（kWh）；K：综合效率系数；H：水平面太阳能总辐照量（kW・h/m2）；P：安装组件容量（kW）；E：标准条件下的辐照度常数取1kW/m2；

W=0.43×3.75×365×10×1=5885.625kWh

随着光伏组件转换效率、逆变器效率、光伏发电系统可用率等主要综合效率的不断提升，可预测平均上网电量将突破1万度/年。

4 结束语

新型高可靠性低压网络实践探索，其核心价值是为了进一步提升供电质量和效率效能，更好地就地均衡负载，提高负载利用率，消纳分布式微网接入公网，使得最广泛用户切实感受到智能电网发展新成果，实现节能降耗新目标，其中孕育着供配电新技术、新设备、新装置的推陈出新，更新换代，必将吸引更大范围的制造企业创新研发，更多层面的社会资源参与建设，从而加速成果转化更好地服务社会。

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中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）07-0173-02

随着社会的不断进步，图像已经成为重要的信息来源。而图像分类是图像处理中的一项重要工作，尤其对海量图像进行分类并提高其准确度，是当前图像处理领域中要解决的关键问题之一，包括张旭、付仲良x、Mariusz Myllarczuk等在内的许多研究者在图像处理方面做了大量研究。深度信念网络是一种典型的深度学习算法，目前，已有很多研究者将深度信念网络应用于图像分类中，可以用于多特征融合及深度信念网络进行了植物叶片识别、深度信念网络识别了手写数字、深度神经网络在小图像分类中的应用等。

传统的岩石图像分类是人工提取特征的，具有一定的主观性并且效率低下，而深度信念网络能自动提取图像的特征，克服了人工提取的不足，为图像分类奠定坚实的基础，可用于大量图像的分类并具有较高的准确度。

1受限玻尔兹曼机（RBM）

1.1受限玻尔兹曼机简介

受限玻尔兹曼机可看作一个两层的神经网络，遵循神经网络的一般特性。相比于传统玻尔兹曼，RBM的特点是层间神经元全连接，而层内神经元无连接。它的结构如图1；

如图1所示，RBM结构由可见层v和隐含层h构成，并且是对称结构。在一个RBM中，给定可见层，隐含层可以服从任意分布；相反地，给定隐含层，可见层也可服从任意分布。

1.2训练受限玻尔兹曼机

1.2.1神经元之间的独立性

在RBM中，只有层间的对称连接，故，若给定所有可视层节点的值，则每一个隐藏层节点的取值是互不相关的，即，反之亦然，即。

1.2.2RBM的使用

正向传递过程：

假设已经训练好一个可使用的RBM，权重矩阵为w。正向传递是在已知可见层节点值的条件下求隐含层节点开启的概率。同普通神经网络一样，首先计算出每个隐含层节点的激励值。如图2所示，以含有4个可见层节点、3个隐含层节点的RBM为例。每个可见层节点值x与其对应的权重相乘，之后将这四个值（共四个输入）相加后再与偏置6相加，以此作为该隐藏层节点的输入，最后在该隐藏层节点上通过激励函数的作用得到其输出a。

然后，标准化每个隐层节点的激励值。具体操作是用式1所示的sigmoid函数作用于该激励值，将之转化为0到1之间的数，并用该值表示隐层节点开启的概率。

（1）

最后，抽取[层节点。将计算出来的隐层节点开启概率与设定的u值进行比较，最终决定隐元开启或关闭，如式2，其中u值是从0，1分布中随机抽取的。

（2）

反向传递过程：

RBM最显著的性质就是无监督地重构数据，即在可见层与隐藏层之间进行多次正向传递和反向传递，而不加大网络深度。反向传递是对前一次正、反向传递后可见层结果的重构过程。

如图3所示，反向传递过程是在已知隐含层的条件下求可视层，将正向传递之后隐层节点的结果作为输入，如正向传递过程一样，这些输入值又与同样的权重相乘之后再相加，然后再与可见层的偏置相加，所得结果即为重构值。

在RBM中，正向传递是通过初始值预测隐藏节点的值；反向传递则是通过隐藏节点的值重构可视层节点值。通过重构值与真实数据的对比为标准调节权重，使重构值尽可能接近真实值，以此来提取原始数据的特征。

1.2.3对比散度算法训练RRM

对于RBM来说，其训练过程便是求得合适的层间权重。具体操作是通过多次正向传递和反向传递过程，得出可见层与隐藏层之间的联合概率，将之作为连接权重。

目前常用的RBM训练方法是G-hinton提出的对比散度（CD）算法，其训练过程如下：

对于训练集中的一个样本，将之输入到可见层口（0），使用式（1）计算每个隐层单元开启的概率，并用上文方法从中抽取出样本h（0）。

使用h（0）重构出可视层并抽取出样本v（1）。

再使用计算出隐层单元的开启概率。并按式3更新权重；

（3）

重复上述步骤直到训练完所有样本。

2深度信念网络（DBN）

2.1深度信念网络简介

深度信念网络是由G_hinton在2006年提出的一种深度学习算法，它能较为快速、准确地提取样本的本质特征，可用于数据的分类与识别，克服了传统方法中人工提取特征的盲目性以提高精度。其结构可看作是若干个RBM的叠加，以三层DBN（两个RBM叠加而成）结构为例，其中RBM1的隐藏层可看作是RBM2的可视层。每个RBM的训练方法同普通RBM一样。

2.2DBN的训练

DBN中前一层的输出作为后一层的输入。其训练过程是采取贪心算法的思想分层进行的，即从输入层开始，先训练好一个删，将其权重固定，将第一个RBM的输出作为第二个RBM的输入训练好第二个RBM固定权重后，将之叠加在第一个RBM之上，依次类推，直到网络最后一层。如此训练之后，使用wake-sleep算法对整个DBN进行进一步调优。

在图像分类中，是将DBN最后一层的输出连接到普通分类器中实现的。可对其进行如下调优：在训练完所有RBM之后，对整个网络使用梯度下降法调整权重，此时，网络就看作是一个普通神经网络。

3DBN的应用

使用DBN进行图像分类一般包括图像预处理、DBN建模、使用训练集数据训练DBN模型、最后使用测试集进行测试几个步骤。建模及训练方法上文已详细介绍，下面主要介绍数据集预处理过程。

数据集预处理首先是通过降采样等方法将图像大小调整至适合网络训练的规格。假设图像为大小为28*28，那么网络输入层就需要28*28个节点。其次是采用数据归一化和白化等操作对图像进行去燥和去冗余操作。最后将数据集分为训练集和测试集两部分。

数据集预处理之后，使用训练集数据进行网络的训练。首先是DBN的分层训练，然后是将分类器连接到DBN上通过梯度下降法进一步调整网络，直到满足要求。网络训练好后便可通过DBN自动提取特征，再将此特征输入到普通分类器中对测试集数据进行分类。

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一、引言

我国的法语专业教学已有百年历史。据不完全统计，全国法语学习者已达10万人；开设法语专业的大中院校也呈急速上升趋势，在2003年—2010年的8年内增长2倍，其数目已达百余所。如何培养高端的法语人才，激发学生的学习热情，已成为国内所有设立法语专业的高校共同肩负的使命。

随着现代科学技术的发展，计算机在教育领域得到了空前的发展。计算机游戏在教育中的使用已经成为研究者长期关注的焦点。目前，虚拟现实技术应用于外语教学已经成为我国英语教学的热点问题之一，我国法语界在这方面显然滞后。《教育部关于推进教师教育信息化建设的意见》明确提出：“信息化是当今世界发展潮流，是国家社会发展的趋势，信息化水平已成为衡量一个国家现代化水平和综合国力的重要指标。提高国民的信息素养，培养信息化人才是国家信息化建设的根本，教育信息化是国家信息化建设的重要基础。”鉴于此，笔者认为应该把现代化的技术手段，如虚拟现实技术应用于大学法语教学中，这是法语教学的发展趋势，并不是哗众取宠。

二、网络3D虚拟游戏的发展历程及其教育意义

网络游戏最初是以MUD的形式出现的。1978年，一位英国大学生开发了一个名为multi-user dungeous（多用户城堡，英文缩写MUD）的计算机程序。MUD是一个多用户探险游戏，它主要以文本表示为基础，以客户机/服务器模式运行，是一个通过网络连接的、多用户参与的、可由用户自主扩张的虚拟现实环境（Bruckman，1992； Curtis，1993； Cassidy，1994）[1]。

后来MUD发展成为一个面向对象的程序即Mud Object Oriented（MOO），它通过对由各种MOO对象构成的核心数据库的共享向用户提供虚拟社会环境。它允许用户在MUD虚拟世界中，通过编写MOO代码创造对象，并为创造的对象定义可具有的行为（Hayes & Holmevik，2001）[2]。这样实际上就是用户创造和扩展了他们的虚拟空间环境。

随着计算机科学技术的发展，虚拟现实技术应运而生。虚拟现实技术简称VR（Virtual Reality），其典型的应用便是以Second Life（法语名为Sim 2）为代表的高级网络3D虚拟游戏。该类网络游戏除保留了先前基于文本的探险游戏的一些主要特征外，还集三维图形生成技术、多传感交互技术及高分辨显示技术于一体，生成三维逼真的虚拟环境，整合了基于视听技术的新交互特征（使用者戴上特殊的头盔和数据手套等传感设备，或利用键盘与鼠标等输入设备，便可以进入虚拟空间进行实时交互）而具有潜在的教育价值（隋志娟，2004）[3]。

网络3D游戏不仅具有传统游戏的趣味性、目的性和自由性的特征，还融合真实情景性、互动性等与学习相关的属性。它所创造的虚拟环境能够支持同步或异步的、基于文本或视音频等多种方式的人机和社会交互并且为人们在虚拟世界中的协作学习提供了可能。在虚拟环境中，学习者能够运用多种感知，如听觉、视觉学习语言。游戏的高沉浸感使他们暂时忘记现实生活，身临其境般地进入到虚拟的学习世界中来，提高他们的注意力，更好地获得知识（Micka？觕l Roy，2012）[4]。另外，网络虚拟游戏的“非生产性”要素还能让学习者感受到一种归属感和认同感，因为这种游戏活动不带有任何物质上的利益。网络3D游戏的上述潜在教育价值能够很好地支持语言学习，而语言学习理论的发展则为网络游戏在语言教学中的使用奠定了理论基础。

三、网络数字游戏适用于法语语言学习的理论基础

1.从建构主义学习理论的视角看虚拟数字游戏所具有的潜在语言学习优势

建构主义，又称建构—阐释主义，是认知理论的一个分支。该理论最早由瑞士著名心理学家皮亚杰于20世纪60年代提出，后来，许多心理学家和教育学家，如维果斯基、奥苏贝尔、布鲁纳等又从不同的角度做了进一步的研究，丰富和发展了建构主义的理论。

Kafai和Resnik是当代建构主义领域比较有影响力的两位心理学家。他们在1996年出版的Constructionism in practice：Designing， thinking and learning in a digital world[5]一书中，提出了关于建构主义的学习理论的基本观点：学习是学习者在一定的情景即社会文化背景下，在已有的经验与知识的基础上，通过与其他人（教师和学习伙伴等）的交流、协作，并利用必要的学习资料，最终以意义构建的方式来实现的。建构主义的学习理论突破了以“教”为中心的传统教学观，强调学习者的主体地位，学生要充分发挥其自主性，教师在整个学习过程中主要起组织者、指导者和帮助者的作用。

借助虚拟现实技术，网络3D游戏为学习者创建了一个非常优秀的建构主义的学习环境：学习者进入计算机支持的丰富的情景化活动中，通过与他人的文本的、视听的交互、协作，参与知识的构建。在这个环境中，学习者由被动接受者转变为主动参与者，成为学习的主体，学习团体或者协作团体是重要构成部分，教师不是学习的管理者和控制者，而是学生法语学习过程中的引导者、指导者。从这个意义上来看，网络游戏提供的学习环境能够瓦解传统课堂教学中的传统的师生间、优生与差生间的等级关系，在一定程度上实现了人际交往的平等性。学习者的匿名性可以保证每个人自由的发言、自由的倾听，对于协作学习十分重要（邵瑞珍，1997）[6]。

2.从情景认识理论的视角看虚拟数字游戏所具有的潜在语言学习优势

“情境”即context。原意为上下文、文章脉络之意，也就是说教学应该让知识成为脉络和体系，这样能增强学习者的学习效果，提高学习效率。情景认知理论是在心理学理论和其他学科理论基础之上，产生于20世纪80年代的重要学习理论。其代表人物布朗、科林斯与杜基德在1989年出版的著作Situated Cognition and the Culture of Learning（《情境认知与学习文化》）[7]中，提出了情景认知理论的基本观点：知识是具有情境性的，知识是活动、背景和文化产品的一部分。他们强调的是知识来源于真实的活动和情境，知识只能在运用的过程中才容易被完全理解。而网络3D游戏的设计几乎都是以现实生活中的情景为背景的，它使语言与具体情境相结合，给语言学习者提供了一个理想的环境。学习者玩游戏的过程就是与环境、伙伴交互的过程：接受新的知识，传播已有的知识。在这种接受与传播的循环往复中，锻炼听、说、读、写等技能，实现语言知识的完全理解。

根据前苏联著名心理学家，情景学习理论的先驱维果斯基的社会文化理论，情境认知理论中的学习是一种文化适应，认知过程是学习者实现文化适应的过程，即学习者在文化实践过程中，通过观察和反思周围人的行为，接受相应的观念，模仿相应的模式，从而得以规范自身行为。在网络游戏提供的绝佳的学习环境中，学习者通过提问、澄清等形式，更清楚他们在语言使用中的错误（包括语音、词汇、语法、内容、语篇等方面）。也就是说，交互使学习者发现自己的语言形式与较高水平者的差异，这些差异使学习者必须思考自己的语言问题，重新调整自己的语言表达，提高自己的表达水平以达到顺利交流的目的。文本、语言等多种交流渠道提供了即时反馈和永久性记录，便于对自己的语言形式输出进行监控，便于在交流中解决问题。著名的语言学和文学研究者James Paul Gee在其2003年出版的著作What video games have to teach us about learning and literacy？[8]中就指出，游戏可以作为“完整的教育实践模型”整合到现有的学校教学课程中，它能够让学习者在交流中解决问题，并把解决问题的能力应用到其他领域，积极发挥游戏的知识获得与学习的作用。

因此，与传统教学相比，网络数字游戏具有以下潜在的语言学习优势，如下表（表1）所示：

四、国内外关于网络3D虚拟数字游戏法语语言学习研究的典型实例

1.国内基于网络3D虚拟数字游戏法语语言学习研究现状

笔者以中国期刊全文数据库、中国博士论文全文数据库、中国优秀硕士学位论文全文数据库为样品来源，分别以主题：“游戏化学习”、“游戏式学习”；时间：2000—2012年；范围：全部期刊；匹配方式：模糊等进行检索，剔除无关样本，共获得与“游戏化学习”相关的文章样本113篇。从文章数量上来讲，把“游戏化学习”与“英语学习”相结合的文章共计100篇，而与“法语学习”相结合的文章只有6篇；从研究主题来看，国内关于游戏化语言学习主要以英语教学理论研究为主，且多侧重于小学英语游戏化教学的研究，而关于游戏化法语语言教学的文章还停留在以介绍无计算机辅助的纯游戏为主的刀耕火种的阶段，对游戏化学习的研究缺乏理论阐述，运用实验研究法等定量研究方法的文章更是屈指可数，对法语语言网络游戏化教学这种新型学习方式的介绍和理论分析的文章数量几乎为零。

2.国外典型的基于网络3D虚拟数字游戏第二外语学习研究实例

下面笔者将探究国外三个比较典型的基于虚拟数字游戏第二外语语言学习研究实例，以期为我国进行基于游戏化的法语语言学习提供参考和借鉴。

表2 以学习者为中心基于网络3D虚拟游戏环境进行第二语言学习研究实例

如表2所示，Micka？觕l Roy在2012年在法国南特市举行的关于语言教学法研究的国际研讨会上所做的题为Apprendre les langues dans un environnement virtuel hautement immersif？[4]（《高沉浸的虚拟环境中的语言学习》）报告展示了他所进行的混合式研究。该研究的研究对象是以法语为第二语言的德国中学生和以德语为第二语言的法国中学生，年龄在13～14岁之间，语言水平达到欧洲统一语言参考框架A2级。研究主要探究了中学生在网络3D虚拟游戏Thélème和角色扮演游戏中进行的法语聊天活动，并通过现场观察法，问卷调查、访谈、聊天转录分析（Micka？觕l Roy，2012）[4]，分析显示出以下数据结果：虚拟环境的高沉浸感和临场感对学习者外语语言交际策略的使用和发展非常有帮助。在本研究中，研究者为学习者配备了高仿真虚拟空间、头戴受话机等先进的虚拟现实技术，以便让他们身临其境地置身于角色扮演游戏Thélème的学习环境中，进行情景式对话，漫步于时空中，寻找合作伙伴，一起参与斯特拉斯堡教堂的重构。

DANT（Didactics assisted by New Technologies，即新技术辅助教学）项目是由欧洲社会基金和私人企业提供资金的在全意大利范围内展开的教学研究项目。在该项目中，研究者运用定性分析的研究方法，对意大利全国的中小学生运用游戏进行意大利语学习的效率进行了实验统计分析，主要目的是分析游戏与语言学习成绩之间的关系（Patricia Wastiau，Caroline Kearney，2009）[9]。研究者以学校为单位，把每所学校的学生按不同的年龄段分别分成两组，一组使用游戏进行意大利语学习，另一组不使用。数据分析结果显示：7～8岁段的两组的意大利语学习成绩之间出现了很大的差别：使用游戏进行学习的一组平均成绩为51.72，不使用的一组则只有48.50；而在9～10岁段的成绩分别为51.68和48.16。因此，网络游戏对于提高学生的外语成绩是相当有帮助的。

同样在欧洲，于2002年开展的信息与多媒体研究项目则是由丹麦政府提供资金支持。该框架下的一个小样本个案研究以12～13岁的丹麦H？覬jby小学5年级学生为研究对象，分析了“Sims 2（模拟人生）”、“哈利·波特和阿兹卡班的俘虏”等3D网络游戏对提高学生丹麦语语言能力和团队合作能力的影响（Patricia Wastiau，Caroline Kearney，2009）[9] 。数据分析结果显示：游戏的高现实感有助于学生对语言概念的理解，学生可以通过游戏实现既定的教学目标，比如区分单词的阴阳性并找出其区别。通过对学生问卷调查，研究者了解到超过半数的学生认为网络游戏能够激发其学习语言的动机，帮助其学习；90%以上的学生对他们的最终学习结果感到满意或者非常满意。教师的意见反馈说明了网络游戏能让学生高度投入学习，即使班上成绩最差的学生也能完全投入。

通过对上述三个典型事例的对比，笔者不难发现：在内容上，目前国外基于网络3D游戏环境下的第二语言学习研究主要注重应用与评价等实证研究；注重从语言社会交互的视角探究目标语的交互和合作人际关系的构建；注重在游戏化学习的潜力、游戏化学习作为外语教学中一个新兴的范例和游戏化学习中的外语教学设计问题等方面进行探讨；在研究方法上，注重采用实验研究法和案例研究法等实证主义方法进行游戏化语言学习的实证研究。

笔者还可以发现：国外基于网络3D游戏环境下的第二语言学习研究主要以日耳曼语族、拉丁语族的语言为主，其中针对网络游戏下的法语语言学习的研究还比较少，将游戏应用于中国环境下（学习者母语为非拉丁语和日耳曼语）的法语语言学习更是鲜有研究。因为以汉语为主的汉藏语族与日耳曼语族、拉丁语族大不相同，加之学习者所处的社会学习背景的不同，3D游戏应用于中国背景下的法语语言学习与应用于欧洲学习者身上的语言学习相比具有更大的挑战性，需要考虑和注意的因素更多。那么如何将3D游戏引入我国的法语教学，将游戏与传统教材很好地配合，达到教学目的呢？笔者将举例说明。

五、3D法语游戏作为教学辅助手段应用于课堂实例

1.将Thélème为代表的3D法语练习游戏（jeux exercices）应用于课堂实例

游戏介绍：Thélème是一款针对法语学习的多人在线角色扮演游戏。Thélème将玩家引入一个幻想的中世纪地区。这个地区由一个城市、一座城堡、一片鬼怪出没的森林、一些田地、一个平原和一座实验室构成。玩家将由不同的人带领完成游戏任务。每完成一个任务，玩家就能积累一定的经验值和财富值。玩家的经验值可以提高玩家的等级，其分值受到玩家与他人交流时法语字句的准确程度和质量的影响。虽然Thélème游戏的形式比较传统：玩家要创造自己的化身，单独或协作完成任务，级别越高形象越丰富（Thomas Constant， 2011）[10]，但是它给玩家提供了一个学习法语的绝佳语境：玩家进入任何一个游戏情境，点击游戏平面中的任何事物，该事物对应的法语单词就会弹出，并伴有单词的读音。此外，玩家可以与游戏情景中的人物或者其他玩家进行对话，教师在对话中的介入则有助于纠正玩家的语言错误，控制对话乃至整个游戏的进程，达到既定的教学目的。需要指出的是，Thélème中所有的对话都是有声对话，这让学习者把单词的拼法和读音结合起来学习，有利于学习者学习及时纠正发音。除此之外，玩家也可以与比其低一级别的玩家进行讨论，形成一个完全意义上的平等的交流，进一步熟悉游戏中使用的法语词汇。

教学对象：法语专业大一学生；法语水平：初级阶段。

教学目的：让学生识记一些常见肉店食品，比如牛排（le steak）、猪肉（la viande de porc）、面粉（le farine）、羊肉（viande de mouton），肥肉（viande grasse）、咸肉（viande salée）、肉末（（viande hachée）、肉馅（la farce）、肉排（la c？觝telette）等；掌握常见重量单位及货币单位，比如公斤（le kilo）、磅（le bascule）、欧元（l’euro）、美元（le dollar）等；学会如何付款，以及怎样讨价还价。

授课形式：向学生说明游戏的目的，消除部分学生的顾虑，使之真正认识到通过游戏也能实现同样的学习目标。进入Thélème游戏登录首页：http：///，师生每人注册一个账号，进入游戏。教师首先把游戏规则告知学生：用鼠标点击不认识的物品的图案，屏幕上会显示对应单词的拼写并伴有读音；遇到困难可向好友求助。该课前准备时间为5分钟。然后师生一起进入游戏的第三阶段：在城市的肉店购物。学生可自由发挥，与肉店店主进行对话，询问想买食物的价格，讨价还价，最后确定物品的重量并进行付款。教师通过文本和滚动的临场效果进行监控，并纠正学生所犯的单词或语法错误。教师需将该阶段的时间控制在15分钟以内，使之与课堂学习这个中心很好地结合。最后可让学生做一个游戏活动总结（le résumé），在让学生进一步熟悉常见肉类词汇的基础上，锻炼其总结归纳的能力。

该游戏作为辅助手段应用于法语教学的优点：该游戏短小精悍，可让学生很快进入角色，减少课前准备时间；有利于老师控制游戏进程，将整个游戏时间控制在20分钟左右，使其与学习这个中心相结合；学生能够运用听觉、视觉学习语言，提高学习效率；对话练习也相对简单和快速，有利于激发学生的学习热情；可快速评估学生的学习结果（游戏可自动检测学生对话的正误）。

主要缺点：游戏的娱乐性比较有限。

对传统教学手段的辅助作用：游戏场景与学习内容的联系非常密切，且贴近学生的日常生活；游戏中穿插了当课知识点或者已学知识点，既激发了学生对游戏的浓厚兴趣，又能及时复习和学习法语传统知识点；游戏的全部过程为20分钟左右，可实现与传统教学手段的较好配合，达到课堂学习的目的。

游戏截图：参见图一。

图一 Thélème游戏截图

2.将Assassin’s Creed为代表的3D法语写作游戏（jeux pour l’écriture）应用课堂实例

游戏介绍：Assassin’s Creed（杀手的信仰）是一款动作/冒险游戏。玩家可以在游戏的世界里到处漫游。在游戏中，玩家要扮演的角色名叫Desmond Miles。Desmond由一种名为Animus的网络进入过去的世界，他的任务是阻止12世纪的兄弟杀手会的头目Alta？觙r Ibn La-Ahad从圣殿骑士团骑士（des Templiers）手中夺取 “亚当的苹果”（les “ Pommes d’Eden ”），阻止其统治全世界（Thomas Constant， 2011）[10]。

通过游戏中虚拟的Animus网络，完全消除了现实世界与虚拟世界的距离。游戏的主角必须面对各种复杂的情况，这对玩家的策略和统筹规划能力提出了要求。此外，游戏对12世纪的时代背景也做了详尽的描述，有助于玩家丰富历史知识。在游戏的第一节及后续节，玩家可以通过逼真的三维图像直观地感受耶路撒冷、大马士革、福罗伦萨、巴黎和罗马的城市全貌。游戏中也出现了百科全书式的文化知识，还有关于城市建筑和当时的政治、经济背景的准确信息。

教学对象：具有一定法语基础的法语专业大三学生。

教学目的：使学生掌握基本的与宗教、建筑相关的词汇，学会描写建筑物，并了解12世纪的东西方社会、文化的不同。

授课形式：教师首先将这一课要达到的教学目标告知学生：学会描写12世纪的巴黎与大马士革的城市全貌。其次根据课本提供的巴黎全貌及巴黎圣母院图，教师带领学生掌握与宗教、教堂相关的词汇（这些词汇有利于学生做出对建筑的详细描述），如基督教（le chrétien）、教堂（la cathédrale）、防御工事（la fortification），同时引领学生对城内不同的建筑进行分类，如风格独特的拱门（l’arche）、军事设施（installation militaire）、服务设施（établissement de service）、娱乐设施（établissement de divertir）等。该阶段持续时间大约为10分钟。然后师生一起进入游戏，12世纪大马士革的清真寺（mosquée）便会呈现在眼前，此时教师让学生观察清真寺的建筑风格（style de construction）和装饰风格（style de décoration）。随着游戏的深入，学生可以概括出12世纪的大马士革城市全貌（le panaroma）。教师需要注意控制该阶段的时长，尽量在15分钟内。最后结束游戏，此时让学生运用在课本上和游戏中学习到的词汇进行景物的描写。学生通过对东西方两座城市的比较，可以得出不同的宗教文化和建筑风格，并就此与同学进行口头交流，锻炼其表达能力。

该游戏作为辅助手段应用于法语教学的优点：教师可根据不同的教学内容和目标选择不同的游戏场景；游戏的良好3D数字动画效果和高分辨显示可以让学生身临其境，增强学生的沉浸感，感受古老建筑的独特魅力，增强其描述能力；既可以运用于法语书面表达课程（如城市建筑的描写），又可以用于法语口头表达课程：学生与同学交流其游戏经历、所见所闻，有利于口头表达能力的锻炼。

主要缺点：教师和学生的前期准备较长；游戏情节的复杂化对教师控制游戏长短提出了更高的要求，教师须严格控制每个阶段的时长。

对传统教学手段的辅助作用：游戏场景与学习内容的联系非常密切；游戏很好地结合了传统课本上的内容，补充了课本上没有的信息；在游戏中学生能使用当课知识点，激发了学生对游戏的浓厚兴趣，巩固学习了法语传统知识点；游戏的全部过程为20分钟左右，可实现与传统教学手段的较好配合。

游戏截图：参见图二。

图二 Assassin’s Creed 游戏截图

六、结语

就现阶段国内的法语教学来讲，教材内容陈旧、教学方法古板、教学设施不完备等原因，严重限制了学生的个性发展空间和法语教育的多样性。游戏教学作为一种新兴的、能提高学生热情的教育方法在国外被广泛使用，但在国内的法语教育中却很少被提及。本文首先从理论角度阐释了网络虚拟游戏应用于法语教学的理论基础，然后研究分析了国内外的相关研究，最后列举了一些3D法语游戏作为辅助手段应用到法语课堂的实例，并综合考察了其利弊。通过以上分析不难看出，网络3D游戏集传统游戏的趣味性、目的性、自由性及真实情景性、互动性等学习相关的属性于一身，为学习者创建了一个非常优秀的建构主义的学习环境：学习者进入丰富的情景化活动中，通过与他人的文本的、视听的交互、协作，得以实践听、说、读、写等四种技能，锻炼社会协作能力，增多角色扮演和承担风险的机会，并促使学习者实现文化的适应，参与知识的构建。此外，网络3D游戏的设计几乎都是以现实生活中的情景为背景的，它使语言与具体情境相结合，给语言学习提供了一个理想的环境。高沉浸感的游戏让学习者身临其境，促进了虚拟学习社区的形成；“非生产性”要素让学习者感受到一种归属感和认同感。由此可见，3D网络游戏弥补了传统教育方式的不足，提供了一种全新的教育方式，因此3D网络游戏作为一种辅助手段应用到法语教学中是完全可行的，并非哗众取宠。

但是，在法语教育中，游戏利用法还有很多问题未解决，例如，游戏在法语教育的初级阶段能起到很好的刺激动机产生的作用，但是到了法语学习的高级阶段，是否能持续这一作用尚未考察。这些问题有待在今后的研究中探究和解决。

参考文献：

[1]瞿堃，顾清红.教育MUD/MOO——独具魅力的网络化学习环境[J] .电化教育研究，2000 （1）：35-39.

[2]CA Hayes，JR Holmevik， High wired： On the design，use and theory of educational MOOs [M]. Michigan： The University of Michigan Press.2001.

[3]隋志娟.MUD/ MOO/ VR 的外语教学应用及前景分析[J].交通高教研究，2004（2）.

[4]Micka？觕l Roy，Apprendre les langues dans un environnement virtuel hautement immersif ？ [R][2012-6-7]. http：//google.fr/url？sa=t&rct=j&q=Apprendre+les+langues+dans+un+environnement+virtuel+hautement+immersif+%3F&source=web&cd=1&ved=0CEUQFjAA&url=%68%74%74%70%3a%2f%2f%77%77%77%2e%65%76%65%69%6c%2d%33%64%2e%65%75%2f%64%6f%77%6e%6c%6f%61%64%73%2f%41%63%65%64%6c%65%32%30%31%32%5f%52%6f%79%28%33%29%2e%70%64%66&ei=CNsAUa2IKIyViQePsoGIAg&usg=AFQjCNGv_PnrDIiVOOmejWXxt72XwktJyA&bvm=bv.41248874，d.aGc&cad=rjt.

[5]Kafai，Y.M.Resnik，Mahwah NJ，Constructionism in practice：Designing，thinking and learning in a digital world [M]，Lawrence Erlbaum Associations.1996.

[6]邵瑞珍.教育心理学Ⅶ.上海：上海教育出版社，1997（5）.

[7]JS Brown，A Collins，P Duguid，Situated Cognition and the Culture of Learning[J].Educational researcher，1989.

篇（10）

计算机网络课程的特点是实用性强、趣味性大、应用广泛，但在理论中去认知本课程相关知识时，又是一门逻辑性强、结构严谨的学科，中职网络实训课程的相关案例，与学生的生活和实际应用相差很远，联系实际不多，导致“学了用不了、用到没有学”的观点盛行。虽然现行的教材也看到了这一点，出现了不少新的实训案例，但大多是为教学而设计的，缺少应用在工作、生活中的亲身体验，无法激起学生的兴趣，况且操作上需要有较强的理论指导的基础，容易使学生产生畏难情绪。

目前，国内中职学校研究较多的是网络课程课堂教学方法的创新和改革，针对专业特色的教学内容、实用性的实训案例研究较少。中职计算机网络课程的教材一般直接采用高等教育出版社出版的，而这些教材主要面向高等院校的学生，理论性知识较多，内容抽象，专业性强，较难理解，与教材配套的实训案例也是建立在对理论知识的理解才能灵活操作的基础之上。中职学生的年龄和知识结构的特点导致对现有的网络课程的学习困难重重，能够动手的实训案例较少，毕业出去的学生“学与用”的环节脱节较大。

二、组建新的网络实训案例，提高课堂案例的实用性

通过深入了解网络技术在企业中的应用情况，利用现有的教学资源组建具有创新性、趣味性同时又有较强实用性的网络实训案例，拓展学生思维，引导学生思考和创新，从而提高学生的职业技能。在网络课程教学中，增加了以下5个实训案模块：

1.利用SecureCRT技术实现局域网的内网与外网的自由切换；

2.VPN专用通道技术及其在企业中的应用；

3.极域电子教室管理系统是如何被破解的，反破解的方法及其技术手段；

4.无线路由、AP、AC等设备的配置，软路由在网络安全配置中的应用；

5.网络监控软件是如何监察客户端的软件运行情况。

三、实训案例的实施过程

1.组建实训案例的实验拓扑图

组建合适实验拓扑图对网络实训案例的实施非常重要，一个明了、简洁的拓扑图不但可以让学生快速明白实验意图，而且对实验过程中产生的故障能快速地排除，大大提高了课堂的学习效率。

在实施第一个实训模块――利用SecureCRT技术实现局域网的内网与外网的自由切换时，没有画一个实验总体的拓扑图，经过分析讲解，学生虽然也能完成实验，但之后学生马上又问，老师，我们不知道在做什么？几位听课的老师也提出建议，要有一个拓扑图。经过思考，在本模块中添加了如下的拓扑图：

根据上面的拓扑图，学生就能清楚知道他们的实验目的，就是分别是通过组1到组4的电脑来远程操作交换机1和交换2，实现对测试机1到测试机4的内网与外网的自由切换。通过此拓扑图，可以让学生有了对此实验全局把控的能力。

2.有效安排学生进行个体实验和分组实验

网络的实训案例往往要依托网络设备，中职计算机专业的学生在专业素质的差异也是相当大的，让动手能力强的、理解能力较快的学生与反应较慢的学生互相搭配也是我的分组方法之一。但分组实验也有个缺点，部分慵懒的学生会认为反正天塌下来总有高个子顶着，会做的同学做完了，他也完成了任务，达不到先进帮后进的结果。老师对每一个具体的对象完成的任务无法做出具体的评判。

在“利用SecureCRT技术实现局域网的内网与外网的自由切换”的实验中，我对分组实验进行了改良，分组之前先进行个体实验。本次实验，用了两台交换机，共有48个端口，班上的36位学生每位分配一个端口，端口号与学生的座位号建立联系，实验开始后，教师通过教师机来查看每一位学生的实验效果，把结果广播给学生，并对有出错的引导大家一起思考，寻找错误的原因。个体实验完成之后，再分组进行验证，真正体验内网与外网自由切换的乐趣。

3.整合资源，推进实训案例的成功完成

VPN专用通道技术，是大型企业中被广泛应用的一项技术，企业员工无论是在家里或在出差，都可以通过VPN专用通道，进入到企业内部网络中，获取相关资源，及时处理一些数据。网络课程里也有VPN技术的介绍，但相对抽象，与实际应用还差一截。在此实训案例中，老师先在学校的路由器上，建立一个VPN服务器，设置了几户账号和密码，学生在家里建立一个VPN的客户端，通过VPN服务器，进入学校内网，上传和下载学生作业，实现资源的有效整合。

4.挖掘学生的兴趣点，引导到实训案例中

极域电子教室管理系统，是一个被许多学校应用在电脑机房的一个软件，通过这个软件，老师可以广播整个操作过程、分发资料，查看学生的学习状态，学生也可以轻松地提交作业，是个机房教学的好帮手。但是这么好的一个软件，也有它的漏洞，部分不爱学习的学生，总能找到破解它的方法，然后在上课过程中，强行断开广播，玩游戏去了。机房管理人员也对学生的破解方法进行了研究，采取了一些预防方法，但终究收获不大。

“道高一尺、魔高一丈”困境中，我们把此系统的漏洞和不足，直接展现在学生面前，学生给出了很多破解方法，老师引导学生去分析探讨这些破解方法，探索修补这些软件漏洞，引起了他们的思考，大大激发他们的学习兴趣。

5.衔接新技术，实现课堂案例与企业应用无缝对接

近年来，智能手机已完全普及，CMDU、CMCC等无线WIFI线号已覆盖整个校园，无线WIFI的无缝链接、云技术等新网络技术走进我们的生活，无线路由、AP、AC等设备的配置，软路由在网络安全配置中的应用已成为衔接新技术，实现课堂案例与企业应用无缝对接非常重要的一个技术环节。

四、新实训案例对网络课堂教学产生的影响

1.学生对网络课程产生了极大的兴趣，课堂参与度大大提高

新实训案例，是与生活、工作息息相关的，所以学生表现出极大的兴趣，课堂参与度明显提高。据初步统计，计算机专业的学生在课堂完成网络的作业率由原来的不足30%提高到现在的70%。

2.学生成为课堂的主角，改变他们只是被动听课的地位

极域系统的破解和反破解，来自学生不想听课的目的。原本老师禁止他们去破解此系统的漏洞，免得断开教师端，干扰正常教学的秩序。现在老师反其道而行之，鼓励他们破解、找出其中的漏洞，同时也鼓励他们找出反破解的方法，教师在其中只是起了引导、总结的作用，让学生成为课堂的真正主角，为学生的主动学习提供了动力。